NMPC算法下六自由度机械臂避障轨迹规划

来源：机床与液压杂志2022年第21期北京时间：

作者：乔栋豪，仲志丹，张浩博，赵耀

单位：河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院

摘要：针对机械臂在空间避障轨迹规划的需求，提出一种基于NMPC的六自由度机械臂避障轨迹规划算法。与以往的避障算法相比，该避障算法在规避障碍物的同时可以对运动轨迹精度进行控制。首先，建立六自由度机械臂自主防撞最优控制模型。其次，为了保证系统的时效性，对复杂的六自由度机械臂系统进行线性化处理，并且通过剪切搜索的方法来寻找最优解。最后，使其在满足控制约束和轨迹约束的前提下，达到自主避障效果。通过MATLAB 对该算法进行仿真验证，结果表明：该方法能够有效地规划出满足机械臂性能要求的无障碍运动轨迹，实现机械臂在动态环境下的防撞控制，有效提高机械臂的运行安全。

关键词：六自由度机械臂;模型预测控制;碰撞检测;路径规划

基金资助：国家重点研发计划 (2018YFB1701205)；国家级大学生创新实践项目 (202010464015S)